可持續(xù)性皮革工業(yè)論文

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1材料、方法、結(jié)果和討論

1.1可生物降解雜化膜

嘗試用原料皮修邊廢棄物牛膠原結(jié)合天然聚合物如淀粉、大豆和2-羥乙基纖維素制作可生物降解雜化膜。與純的膠原膜相比，研發(fā)的雜化膜表現(xiàn)出超強(qiáng)的力學(xué)、結(jié)沒有使用有毒性的交聯(lián)劑。盡管膠原來源于制革下腳料的牛皮，細(xì)胞相互作用研究表明，雜化膜具有良好的生物相容性，且隨生物聚合物濃度的增加，細(xì)胞生長(zhǎng)能力增強(qiáng)。這樣，來源于原料皮下腳料的膠原表現(xiàn)出是純凈的，無細(xì)胞毒性，因此適合于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

1.2雜化生物纖維

從廢棄動(dòng)物皮中提取膠原與羥乙基纖維素（HEC）和牛血清蛋白（A）混合，濕紡成生物可降解雜化纖維（C/HEC/A），用戊二醛氣體進(jìn)一步交聯(lián)，并進(jìn)行分析。用X-射線衍射和紅外光譜研究雜化纖維，其顯示的峰與膠原、纖維素、血清相對(duì)應(yīng)。生物聚合基質(zhì)中摻入纖維素合理改進(jìn)了雜化纖維的力學(xué)性能、膨脹性和熱性能。在顯微鏡下觀察到，血清蛋白的加入可改進(jìn)纖維表面的規(guī)整性，而不改變孔隙率。因此，這種雜化生物纖維可潛在用于縫合材料以及不同的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

1.3自摻雜的碳納米材料

我們?cè)鴪?bào)道過用膠原廢棄物通過簡(jiǎn)單的高溫處理合成多功能碳納米材料。我們的研究顯示，來源于生物廢棄物的碳納米材料具有部分石墨化結(jié)構(gòu)，為洋蔥狀形貌，合理地?fù)诫s有氮和氧。由于在石墨碳晶格鏈接有豐富的化學(xué)官能團(tuán)，因此納米碳材料具有多功能性。我們還證明了它能潛在用于高容量的鋰離子電池。結(jié)果表明，生物廢棄物可潛在轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的碳納米材料產(chǎn)品，預(yù)示著可用綠色、簡(jiǎn)單和可持續(xù)的方法生產(chǎn)新一代自摻雜碳納米材料。

1.4導(dǎo)電納米生物復(fù)合材料有人報(bào)道了用修邊廢棄山

羊皮膠原制備多功能生物復(fù)合膜的簡(jiǎn)單方法。方法之一，是將廢棄物洗凈，于750℃碳化4h，合成導(dǎo)電和磁性石墨納米材料(GrC)。將修邊廢棄物中提取的膠原和殼聚糖及GrC結(jié)合形成柔韌的、半透明的、導(dǎo)電導(dǎo)磁的微米厚的生物復(fù)合膜(GrC/Col–Ch)。隨著殼聚糖和GrC濃度的增加，該生物復(fù)合膜的導(dǎo)電性逐漸增加。GrC/Col–Ch薄膜的抗張強(qiáng)度在GrC用量10%以下增加時(shí)，隨之增強(qiáng)，用量再增加，則降低，從掃描電鏡斷口可觀察到這一情況。這種合成的生物復(fù)合膜的小磁鐵性已被用于磁跟蹤和刺激。另一種方法是我們報(bào)道的用指甲花葉提取物作為還原劑大規(guī)模合成銅納米粒子。由于煅燒的銅納米粒子的導(dǎo)電性，我們利用膠原廢棄物與之結(jié)合制備導(dǎo)電納米復(fù)合膜。當(dāng)插入電池之間，二極燈管發(fā)出光亮，我們證明了這一點(diǎn)。

1.5鉻碳核殼納米材料

當(dāng)皮變成革的過程中就產(chǎn)生了鉻絡(luò)合膠原廢棄物。我們報(bào)道的一種簡(jiǎn)單的熱處理方法，將危險(xiǎn)工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成鉻碳核殼納米材料，這種材料通過具有自摻雜氧和氮功能的部分石墨化納米碳層包裹著鉻基納米粒子，如圖7所示。由于具有巨大的導(dǎo)電率、發(fā)冷光和室溫鐵磁性，這種新的核殼材料具有多功能。我們證明這種核殼材料能用于電磁干擾（E-MI）屏蔽，或在aza-Michael反應(yīng)中作為催化劑。因此我們認(rèn)為皮革廢棄物可以瞬間變成高價(jià)值的鉻碳納米材料，方法綠色、簡(jiǎn)單、可規(guī)?；?，且可持續(xù)，在各種應(yīng)用中具有巨大的潛力。

1.6磁納米生物復(fù)合材料

通過一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，利用皮革工業(yè)的廢棄蛋白膠原和超順磁性氧化鐵納米粒子制備了一種穩(wěn)定的磁性納米復(fù)合材料（SPIONs）。通過量熱法、顯微法和光譜技術(shù)證明了螺旋結(jié)構(gòu)膠原纖維和球型SPIONs分子間的相互作用。這種納米復(fù)合材料具有選擇吸油性和磁跟蹤能力，可用于去除油污。通過熱處理轉(zhuǎn)化成了一個(gè)雙功能石墨化納米碳材料，吸油后納米復(fù)合材料的環(huán)境可持續(xù)性在這里也得到了證實(shí)，如圖8所示。該方法為將生物廢棄物規(guī)模化轉(zhuǎn)化成有用納米材料提供了一條的新途徑，且廉價(jià)、易于規(guī)?；?。

2結(jié)論

證明了將皮革工業(yè)生物廢棄物轉(zhuǎn)化成有用的復(fù)合材料、生物材料和納米材料的可行方法。我們的結(jié)論是：生物廢棄物可以轉(zhuǎn)化成高價(jià)值的多功能先進(jìn)材料，建立了一個(gè)比較綠色、簡(jiǎn)單和可持續(xù)的方法。因此我們提出，如果一些建議付諸了實(shí)踐，皮革生產(chǎn)的可持續(xù)性在未來真的可行。